2011年春天，加州大学伯克利分校的Jennifer Doudna前往波多黎各参加当年的美国微生物学会年会。会议第二天下午她与好友John van der Oost 一起去一家咖啡厅喝咖啡，而正是在那里她遇见了一位穿着时尚的女科学家Emmanuelle Charpentier。詹妮弗大概怎么也不会想到，正是这一次相逢，改变了她的整个职业生涯。

       詹妮弗第一次听到CRISPR这个词是2006年的时候。在与Jill Banfield教授的一次商议学术合作的通话中，Jennifer 听到一个发音类似Crisper的东西，Jill并没有解释这个词的含义，甚至连这个单词怎么拼写都没提，她只是说想寻求该方面研究合作。

       Jill说CRISPR与RNAi之间可能存在着某种共性，而Jennifer课题组当时主要的研究领域正是RNAi。Jennifer也非常爽快的答应她下周在学校图书馆旁边的咖啡厅见面商议合作的事宜。

       当天Jennifer来到那家咖啡厅的时候Jill早已在那里等候。她面前放着一个笔记本和几篇论文。简单的闲聊后她便开始在笔记本上画起了草图。

       CRISPR序列. Source: Jennifer Doudna

       这串由菱形和正方形构成的区域便是CRISPR了。每一个菱形所代表的区域有着相同的碱基序列，而正方形区域的序列却各不相同。Jennifer立即明白了CRISPR（clustered regularly interspaced short palindromic repeats，常间回文重复序列丛集）的含义。

       当Jennifer问Jill该序列的功能时Jill回答：不是很清楚。她同时也说道大概有一半的细菌以及几乎所有的古细菌基因组中都会存在该序列。很显然如果该序列如此广泛，它对细菌和古菌正常功能的维持也一定扮演着非常重要的角色。

       接下来Jill拿出那几篇论文，兴奋地为Jennifer总结这几篇论文所完成的工作。2005年三个独立课题组均发现CRISPR重复序列间的间隔序列与某些噬菌体的DNA片段完全匹配，而且CRISPR中与噬菌体DNA片段匹配的数量越多，细菌受噬菌体感染的风险也就越低。

       很明显CRISPR可能是细菌和古细菌的免疫系统的重要组分，用以防御噬菌体的侵入。最后，Jill给Jennifer看了Kira Makarova 和 Eugene Koonin等人发表的最新的一篇文章，该文章也提出了CRISPR的适应性免疫功能的假设。

       很长一段时间内，Jennifer一直从事RNAi功能的研究，而现在看来CRISPR有着与RNAi相似的功能。对于Jennifer来说，CRISPR这一研究课题的诱惑力实在是太大了。并且她认为当时的时点对于她来说也非常有利：虽然已经有人提出了关于CRISPR功能的理论，但并没有人能够完全验证并且解析完整的作用机制，而她作为资深的分子生物学家做这方面的工作自然是得心应手。

       但Jennifer一时却难以找到合适的人来做这方面的研究。Blake Wiedenheft的适时出现解决了她的难题。当时Blake正申请前往Jennifer课题组做博士后研究工作。当Jennifer问及他感兴趣的研究方向时，Blacke回了一句：你听说过CRISPR么？大概没有比Blake更合适的人选了吧。

       于是Jennifer组的CRISPR项目就这样开始了。在Blake刚加入新实验室不久时，丹麦的生物公司Danisco就已经验证了CRISPR的功能正是细菌的特异性免疫。随即Stan Brouns等人报到了RNA在CRISPR系统中的关键作用：CRISPR会先整体转录为RNA，再由酶剪切为具有单个重复序列/间隔序列的小片段，再与病毒DNA结合。而西北大学的Erik Sontheimer也发现了CRISPR RNA能够通过DNA-RNA配对来诱导DNA降解。

       Blake和Jennifer在为这些新发现感到兴奋的同时，也认识到仍有太多的基础问题尚未解决。首先他们需要解析病毒DNA整合进入CRISPR序列以及CRISPR转录及RNA片段剪切的过程，其次他们也需要解析CRISPR RNA诱导病毒DNA降解的过程。于是他们将目光扩大到了CRISPR相关基因cas。

       Cas基因 来源：Jennifer Doudna

       cas基因的发现对于理解CRISPR功能具有重要贡献。2002年Jansen首次在公开发表的文章中使用CRISPR这一名词，通过生物信息学计算分析了CRISPR序列的特征并鉴定了4个CRISPR相关基因(CRISPR associated system, cas) cas1-4。

       cas基因全都与CRISPR基因位点相邻，提示两者可能存在功能上的相关性。而且Cas蛋白同时具有螺旋酶和核酸酶结构域，表明他们可能参与DNA代谢以及基因调控过程。

       为了研究Cas蛋白的功能，Blake首先通过基因工程技术获得了大量Cas1蛋白。在得到Cas1蛋白之后他通过一系列的实验揭示了该蛋白的功能，发现Cas1蛋白能够剪切DNA片段以使病毒DNA序列能够嵌入到CRISPR序列中。

       此时，Rachel Haurwitz也加入了该项研究，并参与了Cas 6的研究，确定了Cas 6的功能为剪切已转录的长链CRISPR RNA。之后他们解析了越来越多的Cas蛋白功能，但这些蛋白与Cas1或Cas6的蛋白功能都非常相似。

       到了2011年，组内的多位老成员也加入了CRISPR战队。此时Blake和Jennifer的兴趣已经逐渐由剪切CRISPR DNA/RNA的Cas蛋白转向了剪切病毒DNA序列的Cas蛋白。他们与John组的合作研究却发现剪切病毒DNA的过程极其复杂，需要多个Cas蛋白来靶向和剪切病毒DNA：首先CRISPR RNA会与大约10个Cas蛋白形成能够靶向需要剪切的病毒DNA序列的复合体，紧接着Cas3会剪切目标DNA序列。

       之后Jennifer又与其他组合作解析出了识别剪切序列复合体的结构，并确定了碱基配对在识别过程中的重要作用。而立陶宛的一个实验室也确定了Cas3蛋白的剪切方式：Cas3并不是一次剪切完成，而是将其剪切为数百个DNA片段。

       随着研究的深入，科研人员也逐渐认识到CRISPR系统的极高的多样性。一般而言CRISPR系统被分为两大类，六个组，19个亚组。而2011年之前Jennifer组的研究只集中于第一类，对于第二类CRISPR如何剪切DNA的，她却知之甚少。此时的她进入了研究的瓶颈期。